ЧАСТЬ 1 ТЭП (МГУП 2012). Технология элеваторной промышленности
 Скачать 17.14 Mb.
|
|
7.2.2 Методы сушки За основу классификации методов и приемов сушки обычно принимают способы передачи тепловой энергии просушиваемому зерну. В современных установках наиболее часто тепло передают от перемещающегося агента сушки: нагретого в калориферах воздуха или горячей смеси воздуха с топочными газами. Такую сушку называют конвективной. Тепло просушиваемому зерну можно передавать от нагретой 105 металлической или другой поверхности, используя ее теплопроводность (кондукцию). Такой метод сушки называют кондуктивным. В качестве нагретой поверхности обычно используют трубы с циркулирующим по ним паром или горячей водой. Кондуктивные сушилки используют преимущественно при подготовке зерна к переработке для его подогрева и небольшого снижения влажности, а также для подсушивания готовой продукции. Для поглощения и отвода образующихся паров в сушилку подают холодный или подогретый воздух. Удалить влагу из зерна можно при смешивании его с гигроскопическими веществами (сорбентами). Такая сушка называется контактной или сорбционной. Она используется, например, в рециркуляционных зерносушилках, где сорбентом служит сухое зерно. Тепло можно также передавать зерну посредством тепловых лучей: сушка инфракрасными лучами, солнечная сушка. Этот метод называется радиационным. Наиболее проста воздушно-солнечная сушка на специально оборудованных площадках в сухую солнечную погоду. Возможны также нагрев и сушка зерна в поле токов высокой частоты. При наличии большого количества избыточной поверхностной влаги ее можно удалить механическим путем: центрифугированием, отжимом, применяемым обычно на мукомольных заводах после мойки зерна. При искусственном уменьшении давления воздуха над высушиваемым зерном влага из него испаряется и при низких температурах. Такой метод называют вакуум-сушкой. Наиболее эффективен этот метод в сочетании с кон- дуктивным теплоподводом. Перспективными и используемыми в практике зерносушения являются комбинированные методы сушки, сочетающие конвектно-кондуктивные, сорбционные и другие способы сушки. Комбинированные методы получили широкое распространение в зерносушилках с рециркуляцией зерна. При достаточно большом разнообразии методов сушки самое большое распространение во всем мире получил конвективный метод, благодаря своей сравнительной простоте, возможности использования в зерносушилках различной конструкции, высокой производительности и возможности применения для зерна различного целевого назначения. При всей универсальности этого метода чрезвычайно важна характеристика состояния зернового слоя. Состояние зернового слоя определяет поверхность соприкосновения зерна с агентом сушки. Чем выше эта поверхность, чем равномернее омывается каждая зерновка агентом сушки, тем равномернее ее нагрев и выше интенсивность влагоотдачи. В самых простых конвективных зерносушилках зерновая масса находится в плотном неподвижном слое (на каналах активного вентилирования, в камерных, бункерных и других подобных зерносушилках). В таких зерно- сушилках слои зерна, расположенные ближе к месту входа агента сушки, нагреваются и высушиваются быстрее. Чем дальше слой зерна отстоит от места входа агента сушки, тем позже он начинает сушиться. Для неподвижного слоя характерна неравномерность сушки, которая может быть несколько сглажена 106 периодичностью изменения направления продувания зерновой насыпи. В зерносушилках с плотным неподвижным слоем максимальная температура агента сушки определяется термоустойчивостью зерна. Интенсификация сушки за счет увеличения расхода агента сушки ограничена повышением энергетических затрат на преодоление сопротивления зернового слоя. Сушка в плотном неподвижном слое низкоэффективна и малопроизводительна. Тем не менее, ее часто применяют при отсутствии других зерносушилок или вследствие специфических особенностей высушивае- мого материала (кукуруза в початках, клещевина, зернобобовые и т. д.). Наибольшее распространение в технике зерносушения получили установки с гравитационно-движущимся плотным слоем. Он формируется при непрерывном верхнем питании сушильной камеры зерном, создании подпора в нижней ее части и удалении из камеры массы зерна, равного его поступлению. При движении зерна сверху вниз поверхность зерновок, участвующая в тепло-массообмене, постоянно обновляется, хотя и остается меньше суммарной геометрической поверхности всех зерен, находящихся в слое. Поперечное сечение зернового потока постоянно изменяется, зерно многократно перемешивается, что ускоряет процесс сушки. Скорость перемещения зерна и продолжительность сушки регулируются в больших пределах при помощи выпускных механизмов. Сушка с использованием гравитационно-движущегося слоя позволяет в широком диапазоне регулировать толщину продуваемого слоя и температуру агента сушки, распределять зону сушки по всей толщине слоя. Гравитационно движущийся плотный слой получил самое большое распространение в мире в прямоточных шахтных, жалюзийных, рециркуляционных зерносушилках. Наибольшая интенсификация процесса сушки достигается в том случае, когда в тепло-массообмене участвует вся геометрическая поверхность зерна. Это происходит при разрушении структуры зернового слоя, когда он переходит в разрыхленное, ожиженное, взвешенное состояние. Такое состояние слоя получается в результате его псевдоожижения при подаче большого количества агента сушки в слой зерна; при кипении слоя, когда скорость агента сушки близка или несколько выше скорости витания зерна, в падающем слое при свободном паленин зерна во встречном потоке агента сушки, или во взвешенном состоянии при значительном превышении агентом сушки скорости витания зерна и его уносе потоком агента сушки. В таком состоянии зерна интенсивность теплообмена и влагообмена настолько высока, что зерно быстро достигает предельно допустимых температур нагрева. Поэтому в таких случаях влажность снижают всего на несколько процентов и используют многократный пропуск зерна через зерносушилку (барабанные, в кипящем слое) или как вспомогательный процесс для нагрева зерна в рециркуляционных зерносушилках. 7.2.3 Типы зерносушилок Абсолютное большинство зерносушилок на хлебоприемных предприятиях используют конвективный метод. Ко всем конструкциям 107 зерносушилок предъявляют следующие общие основные требования: конструкция зерносушилки должна обеспечивать требуемое снижение влажности и сохранение качества зерна при соответствующих режимах сушки; обязательным требованием к любой конструкции зерносушилки является охлаждение просушенного зерна; зерносушилка должна быть оснащена приборами для контроля и регулирования работы зерносушилки и топки; зерносушилки должны быть универсальными, удобными для обслуживания, отвечать требованиям техники безопасности, охраны труда, противопожарным, санитарным и экологическим нормам; зерносушилка должна быть экономична: стоимость изготовления, строительства, эксплуатации, приходящиеся на 1 т просушенного зерна, следует планировать минимально возможными; все операции, связанные с сушкой, должны быть механизированными ; зерносушилка должна в максимальной степени исключать механическое травмирование зерна; передвижные зерносушилки должны иметь минимальные вес и габаритные размеры, высокую механическую прочность, быть удобными для перевозок по дорогам с любым покрытием. На хлебоприемных предприятиях применяют различные зерносушилки с широким диапазоном производительности, технико-экономических показателей и целевого назначения. В общем виде их можно разделить по характеру использования на две группы: стационарные и передвижные. Стационарные, как правило, устанавливают внутри или возле рабочего здания. Шахтные прямоточные зерносушилки Шахтные прямоточные зерносушилки по режиму работы – непрерывного действия, применяют для сушки зерновых и других культур продовольственного и семенного назначения. В сушильной шахте под действием силы тяжести зерно движется сверху вниз и пронизывается агентом сушки. Зерно движется в шахте сплошной массой со скоростью, определяемой работой выпускного механизма. Производительность зерносушилок колеблется от 1 до 50 т/ч. (ДСП-12, ДСП-16, ДСП-24, ДСП-32, ДСП-50, передвижные К4- УСА, К4-УС2-А). Основные узлы – сушильная и охладительная камеры, которые по своему устройству и конструкции аналогичны. Сушильная и охладительная шахты имеют прямоугольное сечение, внутри них установлены короба рядами в шахматном порядке, подводящие и отводящие агент сушки. Между коробами располагается зерно. Агент сушки поступает с одной стороны шахты в подводящие короба, проходит слой зерна и выходит с противоположной стороны шахты через отводящие короба. 108 Рисунок 7.22 – Принципиальная схема шахтной зерносушилки Съем влаги за один пропуск через зерносушилку 6%, для риса 3%. При сушке зерна с влажностью более 20% зерно пропускают два раза. Температура агента сушки во второй зоне на 10-30 градусов выше, чем в первой. Семенное зерно с влажностью 14% максимальный нагрев 45 градусов, температура агента сушки 70 градусов. Температура зерна на выходе из охладительной шахты температура зерна не более чем на 10 градусов выше температуры наружного воздуха. 1 – бункер, 2 – нория, 3 – бункер, 4 – камера нагрева, 5 – вентилятор, 6 – тепловлагообменник, 7 – шахта предварительного охлаждения, 8 – шахта окончательного охлаждения, 9 – выпускное устройство, 10 – нория Рисунок 7.23 – Принципиальная схема рециркуляционной зерносушилки 109 7.2.4 Размещение зерносушилок на элеваторе Место расположения зерносушилки определяют в зависимости от местных условий, производительности основного оборудования, объема и продолжительности сушки. Для обеспечения непрерывной (при необходимости) сушки и нормальной работы зерносушилки предусматривают специальные бункера для сырого и просушенного зерна. На элеваторах зерносушилки размещают по одной из шести схем. Зерносушилку на одной фундаментной плите с рабочим зданием через лестничную клетку (рисунок 7.24, а) устанавливали на довоенных мельничных и базисных элеваторах. Подобная схема удобна тем, что к рабочему зданию элеватора можно пристроить зерносушилку любой производительности. Передачу зерна в сушилку и уборку просушенного осуществляют при помощи верхнего и нижнего конвейеров. Вторую схему (рисунок 7.24, б) применяли на заготовительных эле- ваторах типа 1949 г. Дальнейшего распространения данная схема не получила, так как при подобном размещении зерносушилки приходилось использовать над и подсилосный конвейеры, а главное, нарушался тепловой режим силосного корпуса. Третья схема (рисунок 7.24, в)нашла распространение на современных мельничных элеваторах единой конструкции (1952 г.), на заготовительных элеваторах типа 1953 г. Несмотря на компактность размещения зерносушилки, ее хорошую связь с технологическим и транспортным оборудованием элеватора, подобная схема применима в том случае, если не требуется большая зерносушильная мощность. Четвертая схема (рисунок 7.24, г) характерна для районов с большим объемом поступления сырого и влажного зерна. Она предусматривает установку сушилок в отдельном цехе, а связь с элеватором – через верхний и нижний конвейеры. Подобное размещение зерносушилок нашло применение на заготовительных элеваторах 1955, 1956, 1958...1960 гг. В последние годы на многих элеваторах были построены зерносушилки открытого типа (рисунок 7.24, д). Их устанавливали около силосного корпуса. При этом рядом расположенные силосы выполняют роль над и подсушильных бункеров. Зерносушил ки с силосами связывали дополнительно устанавливаемыми нориями, конвейерами. При установке зерносушилок открытого типа сокращаются капиталовложения, но усложняется эксплуатация, особенно в условиях восточных районов страны. В заготовительных элеваторах, спроектированных в последние годы, стали применять зерносушилки открытого типа (рисунок 7.24, е), расположенные между рабочим зданием и силосным корпусом. Данное 110 решение в определеннойстепени устраняет недостатки пятой схемы и упрощает прокладку инженерных коммуникаций вдоль элеватора. а – на одной фундаментальной плите с рабочим зданием (через лестничную клетку); б – в силосном корпусе; в – в рабочем здании; г – в отдельном здании; д – в рабочем здании и около силосного корпуса (открытого типа); е – между рабочим зданием и силосного корпуса; 1 – рабочее здание; 2 – силосный корпус; 3 – соединительная галерея; 4 – зерносушилка; 5 – сепаратор; 6 – железнодорожный путь. Рисунок 7.24 – Размещение зерносушилки в элеваторе 111 Рисунок 7.25 – Зерносушилка РД 2х25 112 8 Силосные корпуса 8.1 Силосные корпуса и их назначение. Требования, предъявляемые к силосным корпусам Назначение силосного корпуса – хранить зерно без потерь и снижения качества. Требования, предъявляемые к силосным корпусам: – защита зерна от атмосферных осадков, быстрых изменений наружных температур, непосредственного нагрева солнечными лучами; – не допускать конденсации паров на своих внутренних поверхностях, проникновения внутрь вредителей, не задерживать зерно при опорожнении силоса, быть безопасными в пожарном отношении; – быть оптимальными по экономическим показателям. Силосы должны быть полностью герметизированы по следующим причинам: – если должны применяться фумиганты для уничтожения вредителей зерна; – во избежание загрязнения зерна при пересыпании из одного силоса в другой; – для предотвращения попадания пыли, образующейся при заполнении одного силоса, в соседние силосы; – если инертные газы (диоксид углерода или азот) должны вводится для сохранения зерновой массы, тушения пожара или локализации очагов самосогревания в зерновой массе. Углы, переходные зоны между цилиндрической частью и выпускной воронкой силоса и выпускным отверстием должны быть хорошо заделаны для исключения застойных зон, где может оставаться зерно после его выпуска из силоса. 8.2 Классификация силосов Большинство силосов выполнены из железобетона и металла. В свою очередь, железобетонные силосы сооружают монолитными и сборными, а металлические – способами навивки и рулонирования. Каждый из перечисленных вариантов имеет свои достоинства и недостатки. Отличительные достоинства и недостатки свойственны и материалам, из которых сооружают силосы. Рассмотрим сущность перечисленных вариантов и отличительных свойств. Материал для строительства элеваторов выбирают, исходя из необходимости обеспечения надежного хранения зерна в силосах в течение длительного периода, что достигается надлежащей защитой его от атмосферных осадков, резких изменений температуры внешней среды и от вредителей хлебных запасов. При этом должны быть обеспечены высокая степень механизации строительства, достаточная прочность, огнестойкость и долговечность сооружений при наименьших затратах материалов, труда и денежных средств на строительство. Наиболее приемлем для строительства силосов железобетон, применение которого обеспечивает высокую степень механизации строительных работ, а сами сооружения отличаются большой прочностью, долговечностью и при 113 надлежащем качестве строительства и правильной эксплуатации обеспечивают сохранность размещаемого в них зерна. Железобетонные силосы строятся монолитной и сборной конструкции. Существуют силосы смешанной конструкции: часть сооружений возводят в монолите. Отдельные сооружения и конструкции монолитных силосов бетонируют в подвижной (скользящей) опалубке, представляющей собой металлические формы, имеющие очертания возводимого сооружения в плане. При бетонировании формы постепенно поднимают вверх при помощи специальных гидравлических или электрических домкратов до полной высоты сооружения. Бетон и арматуру укладывают в формы сверху по мере подъема опалубки, а снизу из-под форм выходят уже готовые конструкции бетонируемого сооружения. Перекрытия, несущие плиты, колонны выполняют в постоянной инвентарной опалубке или из сборного железобетона. Для производства работ в скользящей опалубке рекомендуется использовать портландцемент. Нормальная скорость подъема опалубки в среднем 1,5...2,5 м в сутки при двухсменной работе; при определенных условиях, тщательной подготовке и организации работ, применении быстротвердеющего цемента скорость подъема опалубки может достигать 6 м в сутки и более. Применение скользящей опалубки при строительстве силосов обеспечивает высокую степень механизации работ, при выполнении требований технических условий и установленной технологии производства работ – хорошее качество строительства и прочность сооружений. Основные недостатки этого метода: необходимость пребывания на строительной площадке в период производства работ в скользящей опалубке большого числа рабочих, механизмов и материалов, бетонирование только при определенных погодных условиях (оптимальная температура воздуха должна быть в пределах 15...25 ◦С), более продолжительный период строительства, повышенный расход цемента и стали. Сборные силосы монтируют на строительной площадке из отдельных железобетонных элементов, изготовляемых на специализированных заводах железобетонных изделий. Силосные корпуса сборной конструкции возводят в сочетании с монолитными рабочими зданиями и другими сооружениями элеватора. При строительстве сборные элеваторы имеют преимущества по сравнению с монолитными железобетонными элеваторами: меньшие затраты труда непосредственно на строительной площадке, возможность ведения работ в течение круглого года; меньший расход бетона (30 %) и стали (13 %), высокие темпы строительства; продолжительность строительства сборных элеваторов примерно в 1,5 раза меньше, чем монолитных. Главный недостаток сборных элеваторов – влагопроницаемость, особенно горизонтальных и вертикальных швов (стыков) сборных элементов. Под действием эксплуатационных нагрузок в сборных элементах и стыках 114 возможно образование трещин, через которые атмосферные осадки проникают внутрь силосов. Это создает угрозу для сохранности зерна. Отсутствие должной герметизации лишает предприятия возможности газации сборных элеваторов для их обеззараживания от вредителей хлебных запасов. В настоящее время применяют элементы сборных элеваторов с конструктивной защитой горизонтальных стыков, предотвращающей возможность попадания атмосферных осадков в силосы. |